'

Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Кафедра проектирования компьютерных систем Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики В. А. Козак Вычислительные сети Лекция 2 Физический уровень Санкт-Петербург, 2009


Слайд 1

Физический уровень (Physical layer) Интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством (передает электрические или оптические сигналы в кабель или радиоэфир, принимает их и преобразует в биты данных); Имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи; На этом уровне стандартизируются типы разъемов и назначение контактов; Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети; Работают: концентраторы, ретрансляторы; Примеры сетевых интерфейсов, относящихся к физическому уровню: V.35, RS-232C, RJ-11, RJ-45 10BASE-5, 100BASE-TX.


Слайд 2

Типы линий связи Линия связи состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. Синонимом термина линия связи(line) является термин канал связи (channel). В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на: проводные (воздушные); кабельные (медные и волоконно-оптические); радиоканалы наземной и спутниковой связи.


Слайд 3

Типы линий связи 2 В зависимости от направления передачи данных линия (канал) связи может быть: симплексной — то есть допускающей передачу данных только в одном направлении, пример — радиотрансляция, телевидение; полудуплексной — то есть допускающей передачу данных в обоих направлениях поочерёдно; дуплексной — то есть допускающей передачу данных в обоих направлениях одновременно, пример — телефон.


Слайд 4

Характеристики линий связи К основным характеристикам линий связи относятся: амплитудно-частотная характеристика – показывает затухание амплитуды сигнала для всех возможных частот; полоса пропускания - непрерывный диапазон частот, для которого затухание не превышает некоторого заранее заданного предела; затухание - относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передаче по линии сигнала определенной частоты. А = 10 log10Рвых/Рвх, (измеряется в децибелах (дБ, decibel - dB), Рвх и Рвых – мощности входа и выхода); пропускная способность - характеризует максимально возможную скорость передачи данных по линии связи; достоверность передачи данных - вероятность искажения для каждого передаваемого бита данных; помехоустойчивость - способность противостоять внешним помехам; перекрестные наводки на ближнем конце линии; удельная стоимость.


Слайд 5

Полосы пропускания линий связи и популярные частотные диапазоны


Слайд 6

Связь между пропускной способностью линии и ее полосой пропускания Клод Шеннон установил связь между полосой пропускания линии и ее максимально возможной пропускной способностью, вне зависимости от принятого способа физического кодирования: С = F log2 (1 + Рс/Рш), где С - максимальная пропускная способность линии в битах в секунду, F - ширина полосы пропускания линии в герцах, Рс- мощность сигнала, Рш- мощность шума. Найквист также определяет максимально возможную пропускную способность линии связи, но без учета шума на линии: С = 2F log2(М), где М - количество различимых состояний информационного параметра. Приведенные соотношения дают предельное значение пропускной способности линии, а степень приближения к этому пределу зависит от конкретных методов физического кодирования.


Слайд 7

Топологии физических связей Виды топологий: физическая топология; логическая топология. Топологии физических связей: полносвязная топология (а); ячеистая топология (б); общая шина (в); звезда (г); иерархическая звезда, древовидная топология (д); кольцо (е); смешанная топология (ж). Домен коллизий (Collision domain) - сегмент сети, имеющий общий физический уровень, в котором доступ к среде передачи может получать только один абонент одновременно. Рис 1.


Слайд 8

Разделение (уплотнение) каналов Мультиплекси?рование (англ. multiplexing, muxing) — уплотнение канала - передача нескольких потоков (каналов) данных с меньшей скоростью (пропускной способностью) по одному каналу, обладающему большей пропускной способностью. Различают: частотное разделение каналов (ЧРК, FDM) — разделение каналов по частоте, каждому каналу выделяется определённый диапазон частот; временное разделение каналов (ВРК, TDM) — разделение каналов во времени, каждому каналу выделяется квант времени (таймслот); кодовое разделение каналов (КРК, CDM) — разделение каналов по кодам, каждый канал имеет свой код наложение которого на групповой сигнал позволяет выделить информацию конкретного канала. Возможно комбинировать методы, например ЧРК+ВРК и т.п.


Слайд 9

Кабельные линии связи Кабель - это изделие, состоящее из проводников, слоев экрана и изоляции. В некоторых случаях в состав кабеля входят разъемы, с помощью которых кабели присоединяются к оборудованию. Важнейшие характеристики: Затухание (Attenuation); Перекрестные наводки на ближнем конце (Near End Cross Talk, NEXT); Импеданс (волновое сопротивление)- это полное (активное и реактивное) сопротивление в электрической цепи; Активное сопротивление - это сопротивление постоянному току в электрической цепи. Не зависит от частоты и возрастает с увеличением длины кабеля; Емкость - это свойство металлических проводников накапливать энергию; Уровень внешнего электромагнитного излучения или электрический шум; Диаметр или площадь сечения проводника.


Слайд 10

Кабели на основе витой пары Витая пара (twisted pair) — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Цели cвивания проводников: повышения связи проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары); уменьшения электромагнитных помех от внешних источников; уменьшения взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов.


Слайд 11

Виды кабелей на основе витой пары незащищенная витая пара (UTP — Unshielded twisted pair) — отсутствует защитный экран вокруг отдельной пары; фольгированная витая пара (FTP — Foiled twisted pair) — также известна как F/UTP, присутствует один общий внешний экран в виде фольги; защищенная витая пара (STP — Shielded twisted pair) — присутствует защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки; фольгированная экранированная витая пара (S/FTP — Screened Foiled twisted pair) — внешний экран из медной оплетки и каждая пара в фольгированной оплетке; незащищенная экранированная витая пара (SF/UTP — Screened Foiled Unshielded twisted pair) — двойной внешний экран из медной оплетки и фольги, каждая витая пара без защиты.


Слайд 12

Категории кабелей на основе витой пары


Слайд 13

Коаксиальные кабели Коаксиальный кабель имеет внутренний проводник из меди или омеднённой стали, внутренний диэлек- трик из вспененного полиэтилена и экран из фольги и, в отдельных случаях, стальной оплётки. Кабели делятся по шкале Radio Guide. Наиболее распространённые категории кабеля: RG-8 и RG-11 — «Толстый Ethernet» (Thicknet), 50 Ом. Стандарт 10BASE5; RG-58 — «Тонкий Ethernet» (Thinnet), 50 Ом. Стандарт 10BASE2: RG-58/U — сплошной центральный проводник, RG-58A/U — многожильный центральный проводник, RG-58C/U — военный кабель; RG-59 — телевизионный кабель (Broadband/Cable Television), 75 Ом. Российский аналог РК-75-х-х («радиочастотный кабель»); RG-6 — телевизионный кабель (Broadband/Cable Television), 75 Ом. Кабель категории RG-6 имеет несколько разновидностей, которые характеризируют его тип и материал исполнения. Российский аналог РК-75-х-х; RG-62 — ARCNet, 93 Ом


Слайд 14

Волоконно-оптические кабели Волоконно-оптический кабель состоит из центрального проводника света (сердцевины) - стеклянного волокна, окруженного другим слоем стекла - оболочкой, обладающей меньшим показателем преломления, чем сердцевина. В качестве источников излучения света в волоконно-оптических кабелях применяются: светодиоды; полупроводниковые лазеры. Волоконно-оптический кабель с армированием Центральный силовой элемент Оптическое волокно Оптический модуль с заполнением гидрофобным компаундом Заполнение гидрофобным компаундом Полиэтилентерефталатная пленка Внутренняя полимерная оболочка Слой армидных нитей Наружная полиэтиленовая оболочка


Слайд 15

Волоконно-оптические кабели 2 В зависимости от распределения показателя преломления и от величины диаметра сердечника различают: многомодовое волокно со ступенчатым изменением показателя преломления; многомодовое волокно с плавным изменением показателя преломления; одномодовое волокно. Популярные сочетания диаметр ядра и диаметр демпфера– 9/125 мкм, 50/125 мкм, 62.5/125 мкм и 100/140 мкм.


Слайд 16

Беспроводная связь Виды беспроводной связи: КВ, СВ и ДВ (короткие, средние и длинные волны) - диапазон амплитудной модуляции (Amplitude Modulation — АМ). Обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных; УКВ (ультракороткие волны) – диапазон частотной модуляции (Frequency Modulation — FМ); СВЧ  (микроволновом диапазон, частота > 4 ГГц) - сигналы уже не отражаются ионосферой Земли, и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником; Инфракрасные и миллиметровые волны; Связь в видимом диапазоне; Спутниковая связь.


Слайд 17

Спутниковые орбиты


Слайд 18

Физическое кодирование Физическое или линейное кодирование - представления дискретной информации в виде сигналов, подаваемых на линию связи. Любое различимое и непредсказуемое изменение принимаемого сигнала несет в себе информацию. Большинство способов кодирования используют изменение какого-либо параметра периодического сигнала - частоты, амплитуды и фазы синусоиды или же знак потенциала последовательности импульсов. При передаче дискретных данных применяются два вида кодирования: на основе синусоидального несущего сигнала (аналоговая модуляция) и на основе последовательности прямоугольных импульсов (цифровое кодирование).


Слайд 19

Импульсное (цифровое) кодирование


Слайд 20

Модуляция Модуляция - [лат. modulatio мерность, размерность] — процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного модулируемого колебания по закону информационного низкочастотного сообщения (сигнала). Виды модуляции: амплитудная модуляция (б) частотная модуляция (в) фазовая модуляция (г)


Слайд 21

Логическое кодирование Логическое кодирование используется для улучшения потенциальных кодов типа AMI, NRZI или 2Q1B. Виды логического кодирования: Избыточные коды. Например код 4В/5В заменяет исходные символы длиной в 4 бита на символы длиной в 5 бит. Так, в коде 4В/5В результирующие символы могут содержать 32 битовых комбинации, в то время как исходные символы - только 16. Поэтому в результирующем коде можно отобрать 16 таких комбинаций, которые не содержат большого количества нулей, а остальные считать запрещенными кодами (code violation); Скрэмблирование. Методы скрэмблирования заключаются в побитном вычислении результирующего кода на основании бит исходного кода и полученных в предыдущих тактах бит результирующего кода.


×

HTML:





Ссылка: